Proč má atomový výbuch tvar hřibu? Vědci přicházejí s odpovědí, která vás překvapí

Podle Katie Lundquistové, výzkumné pracovnice výpočetního inženýrství v Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii, sice výbuch energie zpočátku vytvoří kouli horkého vzduchu, ale to je jen začátek příběhu. Protože horký vzduch stoupá vzhůru, větší část koule ve středním sloupci – kde by se nacházelo její jádro – zažívá větší vztlak než okraje.

Malý nukleární výbuch ve vaší troubě

„Díky tvaru koule je největší množství tekutiny s nízkou hustotou uprostřed, takže stoupá nejrychleji,“ podobně jako stoupá střed bábovky v troubě, řekl Lundquistové. Ačkoli v běžné češtině máme tendenci používat slova „tekutina“ a „kapalina“ zaměnitelně, pro vědce může termín „tekutina“ označovat jak kapalinu, tak plyn; podle Lundquistové obě nemají pevný tvar, mohou proudit a lze je popsat stejným souborem matematických rovnic.

iZdroj fotografie: Public Domain

Ačkoli celá koule stoupá, protože toto jádro se zvedá s větší rychlostí, chladnější vzduch mimo kouli začne „proudit pod bublinu a naopak klesá,“ vysvětluje Lundquistová. To způsobuje, že se stoupající bublina deformuje do tvaru torusu, který připomíná záchranný kruh nebo pneumatiku. A protože se molekuly horkého vzduchu v nabuzeném stavu rychle pohybují a vysokou rychlostí se odrážejí jedna od druhé, vytvoří mezi sebou tolik prostoru, že vznikne téměř vakuum.

Vzniká proud materiálu, který je nasáván do vakua, které se tlačí vzhůru, a tak vytváří hřibovitý oblak nahoře a plošší oblast uvnitř torusu dole. Tento proud, který nasává nečistoty a úlomky, tvoří nohu hřibu, který přechází do „klobouku“.

Na efekty z hvězdných válek zapomeňte

Jaderné bomby svržené během války a vědecké experimenty ukazují, že hřibovitá mračna mohou vznikat na Zemi. Ale co ve vesmíru? Vznikl by hřibovitý mrak, kdyby byl bombardován Měsíc nebo nějaký asteroid? Podle Lundquistové je odpověď jednoznačná „Ani náhodou! Potřebujete atmosféru, abyste mohli mít tekutý materiál, jako je vzduch,“ vysvětluje. „Ve vakuu k tomu nedojde.“

iZdroj fotografie: Public Domain

Bezvzdušné prostředí Měsíce by nemělo, jak deformovat počáteční kouli do tvaru torusu a neexistoval by ani rozdíl v hustotě vzduchu, který by nasál onen sloup materiálu a umožnil růst mraku. Je však skutečností, že stejně jako existují různé druhy hub, existují i různé druhy nukleárních hřibů. V závislosti na síle bomby a výšce, ve které vybuchne, bude mít výsledný hřibovitý mrak různé vlastnosti.

Unikátní hřiby nad Japonskem

Exploze, jako byla ta, která se odehrála nad Hirošimou a Nagasaki v Japonsku na sklonku 2. světové války, měla dvě hlavní části. Jednu část tvořily chuchvalce bílého „klobouku“ nahoře, které vznikly z vypařených materiálů samotné bomby a kondenzující se vody z okolního vzduchu. Druhou část tvořila „noha“ hnědého materiálu a trosek táhnoucí se od země. Tyto dvě části se však zcela nesetkaly, jak je vidět na mnoha fotografiích.

iZdroj fotografie: Public Domain

Je tam „velmi zřetelný bílý mrak a pod ním hnědý,“ popisuje Lundquistová. Klobouk a noha těchto mraků se nesetkaly, protože bomby byly odpáleny vysoko, téměř 610 metrů nad zemí. A přestože způsobily ničivé škody, byly ve srovnání s později vyrobenými zbraněmi poměrně slabé, podle amerického ministerstva energetiky explodovaly silou přibližně 20 kilotun TNT nebo méně.

Na opačném konci spektra se nachází sovětská bomba Car Bomba, která měla sílu 50 000 kilotun TNT. U testovaných jaderných bomb, které byly silnější nebo explodovaly blíže k zemi, se noha a klobouk spojily do klasického hřibovitého profilu.

iZdroj: National Nuclear Security Administration/ Public Domain

Lundquistová a její kolegové studují tyto jevy, aby v případě jaderné krize byli schopni zjistit, kde se nacházejí radioaktivní částice a mohli správně předpovědět jejich spad a následně poskytnout návod na zvládání následků, který by omezil dopad na zdraví obyvatel v okolí výbuchu. Hrozba jaderného soudného dne je sice reálná, ale podle Bulletinu atomových vědců má dnes světový arzenál téměř 10 000 jaderných bomb. Pro srovnání v 80. letech 20. století měly světové mocnosti k dispozici až 60 000 hlavic.

Zdroj: Live Science